¿Qué combustible es el más limpio? Combustibles ecológicos
Actualmente, Fuel Technologies Corporation desarrolla todo tipo de combustibles, incluido el desarrollo y producción de combustible de alto octanaje para motores de carrera. Estamos estudiando nuevos principios de la teoría de la combustión y estamos buscando materias primas renovables, lo cual es importante desde el punto de vista ambiental.
Nuestra empresa produce varios tipos de combustibles para carreras y aditivos para tipos de gasolina en serie, que pueden reducir significativamente las emisiones nocivas a la atmósfera. Nuestros expertos siempre le informarán en detalle sobre todas las características de un tipo particular de combustible producido por nuestra empresa.
TOTEK es combustible y tecnología de la información, ecología y economía, una corporación creada con la participación directa de científicos, desarrolladores de cohetes y combustibles espaciales. Los mejores desarrollos científicos y técnicos en el campo de las tecnologías de combustible están involucrados en el trabajo de nuestra empresa.
TOTEK es una búsqueda, desarrollo e implementación de tipos de combustibles ecológicos y producción ecológica de este combustible, como tecnologías modernas de combustible, etc. El petróleo es el desecho de la vida antigua, pero podemos convertir el desecho de la vida moderna en nuevo combustible.
Las bebidas carbonatadas podrían convertirse en combustible verde
Científicos estadounidenses han creado una batería que funciona con refrescos como parte de un proyecto para desarrollar un tipo de combustible ecológico.
El nuevo dispositivo, que funciona con casi cualquier tipo de azúcar, se puede utilizar como un cargador de teléfono móvil portátil. Investigadores de la Universidad de Louis en Missouri creen que su invento eventualmente podría reemplazar al litio en las baterías de muchos dispositivos electrónicos pequeños, incluidas las computadoras.
El líquido biodegradable contiene enzimas que convierten el combustible -en este caso azúcar- en electricidad, dejando el agua como principal subproducto.
En el corto plazo, se pronostica un aumento del papel del carbón en el balance energético y de combustibles del país, lo que se debe a sus grandes reservas. Sin embargo, las restricciones ambientales (especialmente después de la ratificación del Protocolo de Kioto) requieren el desarrollo e implementación de nuevas tecnologías de carbón amigables con el medio ambiente que aseguren una alta eficiencia de combustible con el menor impacto ambiental posible.
El uso de combustible de carbón en suspensión es una oportunidad real para reemplazar no solo el carbón "sucio" y los métodos ineficientes de su combustión en hornos estratificados, sino también los escasos combustibles líquidos y gaseosos.
El problema es especialmente grave en las regiones carboníferas de Rusia, donde una gran cantidad de carbón extraído, presentado en forma de lodos de carbón finamente dispersos, se acumula en vertederos hidráulicos y tanques de sedimentación alrededor de las empresas de extracción y procesamiento de carbón. Este problema se resuelve, por regla general, de la manera más primitiva. Las aguas tributarias de la mina, las aguas de proceso de las plantas de enriquecimiento con partículas finas de carbón se descargan en tanques de sedimentación superficial, que se limpian periódicamente mediante un método mecánico-hidráulico, y los lodos de carbón recuperados se descargan en los trabajos mineros agotados o en los barrancos y embalses cercanos. . En algunos casos, los residuos de flotación se deshidratan y almacenan en áreas libres.
La conversión de lodos en un lodo combustible agua-carbón transportable y tecnológicamente conveniente (WCF) permitirá obtener un efecto económico significativo y mejorar dramáticamente la situación ambiental en las regiones. Al mismo tiempo, el combustible resultante y las tecnologías para su uso deben cumplir con los estrictos requisitos del mercado moderno: competitividad económica y el menor impacto ambiental peligroso posible sobre el medio ambiente durante su producción y uso.
Dado que el coste de la energía térmica generada es del 40 al 70% del coste del componente combustible, la reducción del coste del combustible o de su consumo específico es un factor importante para obtener un efecto económico.
El combustible de agua y carbón (VUT) es un sistema disperso que consta de carbón finamente dividido, agua y un agente plastificante: Composición VUT: carbón (cl. 0-500 micrones) - 59-70%, agua - 29-40%, agente plastificante - 1 % temperatura de ignición - 450-650°C; temperatura de combustión - 950-1050°C;
posee todas las propiedades tecnológicas de los combustibles líquidos: se transporta en tanques por carretera y ferrocarril, a través de tuberías, en camiones cisterna y tanques, se almacena en tanques cerrados;
conserva sus propiedades durante el almacenamiento y transporte a largo plazo;
explosión e incombustible.
Los objetivos estratégicos en la introducción del combustible de carbón en suspensión son:
minimización de costos para la reconstrucción de sistemas de energía térmica existentes;
aumentar la eficiencia económica y ambiental de los sistemas de energía térmica y crear una motivación económica para abandonar el uso de combustible para calefacción, gas natural y carbón con combustión en capas;
aumentar la confiabilidad y el rendimiento garantizado de los sistemas de energía térmica;
mejorar la seguridad energética de los consumidores finales.
Con el fin de introducir ampliamente el combustible de agua y carbón respetuoso con el medio ambiente, así como para organizar la producción de briquetas de carbón y plantas de briquetas, se firmó un acuerdo de cooperación entre SPC "Ekotekhnika", "Sibekotekhnika" (Novokuznetsk) y la planta de minería de Belovsky. Equipo (BZGSHO).
Se establecieron tareas: desarrollar y proporcionar, de acuerdo con las órdenes de las empresas, la producción de instalaciones modulares para la preparación de CWF a base de carbón y lodos de carbón y complejos tecnológicos para obtener energía térmica y (o) eléctrica asequible durante su combustión. Al mismo tiempo, teniendo en cuenta el hecho de que ya se ha creado una planta de briquetas para la producción de combustible de briquetas a partir de carbón y lodos de carbón en BZGSHO, las tareas de organizar la fabricación del conjunto necesario de equipos para completar la preparación modular CWF plantas, plantas de briquetas y complejos tecnológicos, suministro de equipos relacionados, montaje de complejos desarrollados y capacitación del personal operativo.
Combustible contaminante ambiental del vehículo de motor
En una primera etapa, se instaló y puso en operación en la planta un complejo tecnológico piloto demostrativo para la preparación de CWF y su combustión.
En la actualidad, el combustible de carbón en suspensión a partir de lodos de carbón de la minería hidráulica también se prepara en una planta piloto en la sala de calderas de la mina Tyrganskaya. Caldera KE-10-14S fue transferida a co-combustión de carbón run-of-mine y VUT. El exceso de combustible se envía a la sala de calderas de OAO Khleb (Novokuznetsk), donde la caldera de gasóleo KP-0.7 se transfirió a VUT. La experiencia operativa adquirida en el funcionamiento de varias calderas que funcionan con combustible en suspensión tanto en verano como en invierno (a temperaturas de hasta -42 °C) mostró la alta eficiencia de utilizar un nuevo tipo de combustible líquido procedente del carbón.
Las ventajas medioambientales de VUT sobre otros tipos de combustible fueron muy apreciadas por la comisión representativa durante la Primera Competición de Innovaciones Ecológicas Rusas celebrada en 2005. El proyecto "Tecnología respetuosa con el medio ambiente para la eliminación integrada de lodos y residuos de flotación de plantas de preparación de carbón mediante la quema de combustible de lodos", presentado por CJSC NPP Sibekotekhnika, obtuvo el primer lugar.
La introducción de tecnologías más eficientes y respetuosas con el medio ambiente en el sector energético es una de las tareas prioritarias en la actualidad. Esto se debe tanto a la necesidad de todos los ahorros posibles de recursos energéticos como a la protección del medio ambiente, un problema que se agravará aún más debido a la reducción prevista en el suministro de gas natural a las centrales eléctricas rusas y al aumento de su consumo. de carbón A estos temas se dedicaron los informes presentados en la 5ª sección del congreso científico-práctico internacional "Ecología de la Energía-2000".
La reducción prevista en el suministro de combustible gaseoso a las centrales eléctricas rusas en los próximos años está obligando a los ingenieros eléctricos a comenzar trabajos a gran escala para reemplazar el gas natural con carbón y otros tipos de combustible sólido, y a introducir nuevas tecnologías, incluidas las relacionadas con el uso de fuentes de energía renovables. El crecimiento del consumo de carbón en las centrales térmicas, especialmente con los métodos tradicionales de su combustión, inevitablemente traerá consecuencias ambientales negativas; la transición a fuentes de energía renovables requerirá grandes costos iniciales, aunque, como creen los expertos, se pueden amortizar rápidamente. Con tal alternativa, son de interés los métodos y tecnologías de energía de bajo costo desarrollados por la ciencia y la tecnología nacionales, así como la experiencia mundial en estas materias.
Los informes presentados en la conferencia sobre los temas señalados en el título del artículo se pueden dividir en dos grupos:
- - dedicado a tecnologías para la obtención, preparación para la combustión y combustión adecuada de combustibles;
- - dedicado a nuevas fuentes de energía y métodos de su transformación.
De los informes del primer grupo, llamó la atención de los participantes de la sección, en particular, el informe de E.A. Evtushenko et al.. “Nueva tecnología para el uso de combustibles sólidos en el sector energético” (Universidad Técnica Estatal de Novosibirsk, Novosibirsk-Energo). Los autores del informe propusieron y probaron una tecnología original para la preparación y combustión de un compuesto líquido que consiste en una mezcla de carbón y turba. Según esta tecnología, una suspensión especialmente preparada de polvo de carbón en agua se envía a un dispersor-cavitador, después de lo cual se mezcla con una suspensión acuosa de turba triturada, también pretratada en un dispersor-cavitador. En ambos casos, el contenido de la fase líquida en suspensiones debe ser al menos del 15% en volumen. Si es necesario, también se puede agregar aceite o fuel oil a la mezcla resultante. Así, debido a la variación de los componentes, la intensidad de procesamiento de cada uno de ellos y la composición en su conjunto, se obtiene un combustible líquido ecológico de una determinada calidad. Se puede utilizar tanto como combustible principal como de arranque. La experiencia de quemar combustible compuesto resultó ser muy exitosa.
En el informe de G.N. Delyagin "Combustible ecológico ECOWUT: una forma de mejorar drásticamente la situación ambiental en el sector energético de Rusia" (GUP "Asociación Científica y de Producción" Gidroturboprovod ", Moscú), se propuso utilizar combustible de agua y carbón creado sobre la base de carbón, en lugar de gas natural, en las calderas de las centrales termoeléctricas y salas de calderas que actualmente funcionan con las características requeridas por los consumidores. El combustible ECOVUT es un combustible económico y respetuoso con el medio ambiente, cuya tecnología de producción se creó en la última década en NPO Hydrotruboprovod. Durante la producción de este combustible, como resultado de la activación mecanoquímica de sus componentes iniciales, la estructura del carbón como masa “roca” natural se destruye casi por completo. El carbón se descompone en componentes orgánicos y minerales separados con alta reactividad superficial como resultado de dicho procesamiento de combustible sólido. El agua de origen, que tiene una estructura asociada, también sufre una serie de transformaciones durante la producción de ECOVUT, lo que resulta en la formación de un medio de dispersión saturado de componentes iónicos. Así, el combustible ECOVUT es un combustible altamente estable, a prueba de explosiones e incendios; durante su almacenamiento a largo plazo en tanques de almacenamiento, nunca se forma un sedimento denso.
Cuando se quema ECOVUT, no hay monóxido de carbono, hidrocarburos secundarios, hollín y carcinógenos en los productos de combustión; la formación y emisión de partículas de micras, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno se reduce drásticamente. El nivel de emisiones de óxido de nitrógeno, por regla general, no supera los 0,08-0,1 g/MJ, que es el 50-60% del nivel permitido. El precio del combustible ECOVUT depende significativamente del precio de las materias primas iniciales (carbón, agua, productos químicos). La participación del carbón inicial (por 1 tonelada de combustible equivalente) en el costo del combustible ECOVUT es del 40-60%. El coste total (por 1 tce) del combustible ECOWUT, listo para usar y que no requiere ninguna preparación por parte del consumidor, supera el precio del carbón original (también por 1 tce) en solo un 5-18 %. Según datos de 1999, si el precio de la hulla inicial al consumidor es de 300 rublos/t (460 rublos/tce), el precio del combustible ECOVUT será de 290 a 325 rublos. por 1 tonelada (480-540 rublos/tce). La tecnología de preparación y combustión de ECOWUT se probó en varios TPP en Rusia, incluidos Irkutsk CHPP-11, Semipalatinsk CHPP-2, etc. El método de quema de combustible ECOWUT en un lecho fluidizado se probó en la caldera de calefacción HP-18 de una sala de calderas en Ulyanino, Región de Moscú. La caldera de combustible ECOWUT se ha puesto en funcionamiento permanente.
La combustión en lecho fluidizado se ha discutido en una serie de informes. A.P. Baskakova, S.V. Dyukina y otros La caldera CFB de USTU con una potencia térmica de 11,6 MW está diseñada para la combustión en el modo CFB de varios tipos de carbón: Berezovsky B-2, Kuznetsky T, Bulanashsky G, relaves de enriquecimiento de carbón teológico. Los datos obtenidos durante la combustión experimental se utilizaron en el desarrollo de un proyecto para la reconstrucción de la caldera KVTS-10. Se ha desarrollado una caldera de lecho fluidizado de pequeñas dimensiones con una capacidad de 1 MW, diseñada específicamente para su instalación en calderas de lecho existentes para la postcombustión de las escorias y cenizas volantes que salen del horno de la caldera principal.
Los problemas de seguridad ambiental durante la combustión de combustibles de bajo grado y la eliminación de desechos combustibles en hornos de lecho fluidizado se discutieron en el informe de los empleados de la Universidad Técnica Estatal de los Urales B.V. Berga y otros Se presentan las dependencias experimentales de la concentración de óxidos de nitrógeno en los gases de combustión con la temperatura del lecho fluidizado y el coeficiente de exceso de aire durante la combustión de los carbones Neryungri y Kizelovsk. Se ha establecido que la concentración de óxidos de nitrógeno en los gases de combustión aumenta al aumentar la temperatura del lecho fluidizado. Al mismo tiempo, la presencia de azufre en el combustible reduce significativamente el rendimiento de los óxidos de nitrógeno, ya que, simultáneamente con su formación, se gastan en la oxidación adicional de los óxidos de azufre:
- 2NO + 2SO2 = N2 + 2SO3;
- 2NO + SO2 = N2O + 2SO3.
El uso de tecnología de lecho fluidizado a baja temperatura puede resolver en gran medida el problema de reducir las emisiones de óxidos de azufre a la atmósfera. Para ello, se introducen en el lecho fluidizado los aditivos adecuados (caliza o dolomita), que ligan el azufre al sulfato según las reacciones:
CaCO3 = CaO + CO2; CaO + SO2 + 0,5O2 = CaSO4.
Se consideró la posibilidad de utilizar un lecho fluidizado para suprimir la formación de dioxinas. Las emisiones medias de dioxinas de las centrales térmicas, según los autores, son de 2,5 ng/m3, 2,5 veces superiores a las permisibles. Sin embargo, cabe señalar que en términos de emisiones totales de dioxinas, las centrales térmicas ocupan el cuarto lugar entre varias fuentes (aparatos de calefacción individuales, incineradores de residuos viejos y vehículos) y su participación es del 0,13% (excluyendo las centrales eléctricas que queman diversos residuos). Según los autores del informe, se puede obtener un bajo nivel de dioxinas en los productos de combustión mediante la combustión de combustible (y residuos) en una sola etapa en hornos de lecho fluidizado, pero para ello es necesario prever un régimen que aumente la tiempo de residencia de los productos de combustión dentro de la capa.
En el informe de V.V. Bely y otros Usando esta tecnología, las emisiones de óxido de nitrógeno se reducen al precalentar el polvo de carbón a 850 grados. C en condiciones de un ambiente reductor, cuando el nitrógeno pasa a un estado libre (N2), seguido de una combustión por etapas de polvo de carbón caliente. Con base en los datos experimentales obtenidos, se diseñó una unidad de caldera industrial piloto en Minusinsk CHPP, que debería tener los siguientes indicadores de emisión (mg/Nm3): óxidos de nitrógeno - hasta 200, óxidos de azufre - hasta 300, cenizas - hasta 50, es decir cumplir con las normas antiguas y nuevas, así como cumplir con los mejores estándares internacionales. La unidad de caldera piloto en Minusinskaya CHPP está diseñada para probar y demostrar esta nueva tecnología para la combustión de combustible y la purificación de gas. Con su desarrollo exitoso, la tecnología propuesta puede ser ampliamente utilizada en centrales térmicas.
En el informe de A.I. Polivodia, etc. (MPEI, UTEKH). ENIN y MPEI llevaron a cabo una gran cantidad de trabajos de investigación destinados a desarrollar una central térmica catalítica (KTPS) respetuosa con el medio ambiente, que garantice la eliminación completa de las emisiones de sustancias nocivas a la cuenca atmosférica debido a la combustión de combustible en presencia de un catalizador. El uso de catalizadores permite llevar a cabo una oxidación profunda del combustible sin llama a temperaturas en el reactor en el rango de 600-800 grados. DE.
Los reactores catalíticos se pueden dividir en dos tipos: el primero, con un catalizador fijo y transferencia de calor al fluido de trabajo a través de la radiación infrarroja, y el segundo, con un lecho fluidizado fluidizado. Los catalizadores fijos se utilizan principalmente para mezclas de combustible y aire que contienen combustibles gaseosos y vaporosos. En reactores con lecho fluidizado fluidizado, la oxidación del combustible gaseoso o líquido ocurre con oxígeno atmosférico en una masa suspendida de gránulos con un diámetro de 2-4 mm. La gamma alúmina se utiliza como material granulado. Actualmente, se están realizando trabajos de desarrollo para construir el primer CHPPP experimental con una capacidad de 2 MW para el suministro eléctrico y térmico del Microdistrito Autónomo de Kurkino en Moscú. El uso de centrales eléctricas catalíticas en lugar de viejas calderas de baja eficiencia mejorará significativamente la situación ecológica de la ciudad.
El segundo grupo de informes relacionados con el tema "Tecnologías respetuosas con el medio ambiente que utilizan fuentes de energía renovables" - cubierto: tecnologías de energía geotérmica (informe de O.V. Britvin, O.A. Povarov y otros de RAO "UES de Rusia", NTC "Geo" MPEI, JSC " geotérmino"); uso coordinado conjunto de energía solar y geotérmica (G. Erdmann y J. Hinrichsen - Universidad Técnica de Berlín); el uso de bombas de calor para el suministro de calor a consumidores autónomos (G.V. Nozdrenko y otros - NSTU, OJSC Novosibirskenergo).
En esta sección de la conferencia, también se realizaron informes e informes sobre una serie de otros temas y problemas relacionados con la ecología del sector energético, incluida la mejora de los quemadores de vórtice de energía (B.V. Berg y otros - USTU); protección del medio ambiente durante el transporte y almacenamiento de combustibles sólidos en centrales térmicas (V.V. Demkin y V.I. Kazakov - RAO "UES of Russia" y UralVTI); formas de utilizar la energía del gas natural transportado sin emisiones de sustancias nocivas al medio ambiente (V.S. Agababov y otros - MPEI, CHPP-21 "Mosenergo", Mosenergoproekt); evaluación de la eficacia de las medidas ambientales tecnológicas para calderas de gasóleo (LE Egorov y otros - MPEI); sistemas alternativos de almacenamiento de gas natural en estado absorbido (L.L. Vasiliev et al. - Lykov Institute of Heat and Mass Transfer); mejorar los métodos de control operativo del estado técnico de los equipos de las centrales de turbinas para reducir el sobrequemado de combustible y las emisiones nocivas de las centrales térmicas (EV Dorokhov et al. - MPEI).
Una de las empresas de diseño de automóviles de Sheffield está desarrollando un nuevo sistema de combustible económico y respetuoso con el medio ambiente para vehículos impulsados por hidrógeno. Representantes de la empresa ITM Power dicen que después del desarrollo de combustible de hidrógeno por primera vez se puede reproducir en el hogar.
El nuevo combustible se puede usar en vehículos a gasolina para viajes de hasta 25 millas, dijo la compañía. Además, para viajes más largos, es posible volver a cambiar a la versión de gasolina. El primer prototipo se basó en el Ford Focus.
Los desarrolladores de ITM Power dicen que el único factor que ha frenado estos autos hasta ahora ha sido el costo del equipo que convierte el agua, el platino y la electricidad en hidrógeno.
Actualmente, hay unidades de automóviles que funcionan con combustible de hidrógeno en el mundo. Además, la cantidad de estaciones de servicio capaces de dar servicio a dichos automóviles también es pequeña. Además, los vehículos actuales funcionan con hidrógeno líquido, que es difícil de almacenar. Alternativamente, se deben usar celdas de combustible intercambiables disponibles en el mercado o motores eléctricos.
El prototipo basado en Ford Focus de ITM Power tendrá un sistema de combustible capaz de quemar hidrógeno en un motor de gasolina convencional.
ITM Power tardó ocho años en desarrollar una forma nueva y relativamente barata de producir hidrógeno. Su estación de servicio patentada utiliza un material único y de bajo costo que reduce la necesidad de platino a un costo de aproximadamente el 1 % del costo de la tecnología tradicional utilizada anteriormente.
El nuevo sistema permitirá producir hidrógeno en casa. Se espera que en el caso de la producción de una estación de este tipo en un transportador, su costo sea equivalente a comprar una caldera convencional para calentar agua. También se espera que una vez que la nueva tecnología se generalice, el equivalente de hidrógeno de la gasolina cueste alrededor de 80 centavos.
El elemento principal del sistema será el llamado "electrolizador", que convertirá el agua y la electricidad en hidrógeno y oxígeno puros. Para que la producción sea completamente amigable con el medio ambiente, se propone recibir electricidad utilizando la energía del viento, las mareas, el sol, así como a través de centrales hidroeléctricas.
En todo el mundo, los combustibles fósiles continúan siendo ampliamente utilizados como fuente de energía, que, si bien mejora ambientalmente cada año, la contaminación por los gases de escape sigue siendo uno de los principales problemas ambientales. Esto hace que los científicos e ingenieros piensen en la posibilidad de utilizar combustibles alternativos como otras fuentes de energía.
Hay muchos desarrollos de este tipo, pero no tantos tipos de combustibles ecológicos que se están introduciendo en el uso en serie.
presión de aire comprimido
El actuador neumático se desarrolló en Francia e India casi simultáneamente. Ahora tales autos ya se están produciendo en masa. Para el movimiento se utiliza la fuerza generada por el aire comprimido. Tal vehículo desarrolla una velocidad de hasta 35 km / h (utilizando una cantidad exigua de combustible hasta 90 km / h). El consumo de aire comprimido en gasolina equivalente es de aproximadamente un litro cada 100 kilómetros.
motor de alcohol
El etanol o alcohol etílico es uno de los combustibles alternativos más comunes. En EE. UU. y Brasil, unas 32.000 estaciones de servicio venden combustible etílico. Más de 230 millones de vehículos en todo el mundo lo utilizan. La sustancia obtenida durante la fermentación de varios cultivos proporciona una cantidad suficiente de energía y sus productos de combustión no causan ningún daño al medio ambiente.
Biodiesel o energía de aceite vegetal
El diseño de un motor diesel es en sí mismo más eficiente que un motor de gasolina. Y si lo llena con aceite vegetal, también es ecológico. Estamos hablando de aceite especialmente procesado. Puede obtener dicho combustible incluso en casa, utilizando procesos tecnológicos simples. Esta tecnología tiene muchas ventajas: no es necesario cambiar el diseño de los motores de los automóviles ya ensamblados, se utilizan recursos renovables para su producción y el escape es completamente seguro para el medio ambiente.
motor de hidrógeno
A principios del siglo XXI, se desarrolló un motor de hidrógeno. Tecnológicamente, el combustible de hidrógeno también se puede utilizar en un motor de combustión interna convencional, pero luego la potencia cae entre un 60 y un 82 %. Si realiza los cambios necesarios en el sistema de encendido, entonces, por el contrario, la potencia solo aumentará en un 117%, en este caso, un aumento en la salida de óxido de nitrógeno provoca la quema de pistones y válvulas, y la reacción de hidrógeno con otros materiales conduce a un rápido desgaste del motor. Una versión mejorada en el futuro podría incluso usar agua como combustible. Además, el hidrógeno es muy volátil, por lo que es difícil almacenarlo en forma líquida en un depósito de combustible BMW Hydrogen ( el coche de la imagen) en tan solo una semana de inactividad, se evapora medio depósito de combustible de hidrógeno.
motor eléctrico
Hay un tipo de motor que no produce ningún tipo de escape: el eléctrico. La tecnología comienza su historia en el siglo XIX. La popularidad del motor eléctrico fue promovida por los tranvías y trolebuses como transporte urbano, pero en este caso, el transporte necesitaba una corriente eléctrica constante en forma de cables. El coche eléctrico nunca ganó popularidad en ese momento, aunque apareció antes que el coche con motor de combustión interna. Ahora los vehículos eléctricos se están produciendo en masa, las estaciones de servicio eléctricas para ellos se están equipando en las ciudades y la tecnología está ganando popularidad.
Auto Hibrido
Particularmente populares son los automóviles híbridos con el uso simultáneo de un motor eléctrico y un motor de combustión interna, lo que permite conducir el automóvil tanto con carga eléctrica como con combustible convencional. Los automóviles híbridos, por supuesto, no eliminan por completo las emisiones nocivas de la atmósfera, pero reducen la cantidad de gases de escape, al tiempo que le permiten ahorrar combustible de manera significativa y reducir el rendimiento.
El transporte por carretera como fuente de contaminación ambiental. Razones para la formación de componentes tóxicos en los gases de escape de los motores de combustión interna
En los últimos años, debido al aumento de la densidad del tráfico en las ciudades, la contaminación del aire por los productos de combustión de los motores ha aumentado considerablemente. Los gases de escape de los motores de combustión interna (ICE) consisten principalmente en productos de combustión de combustible inofensivos: dióxido de carbono y vapor de agua. Sin embargo, en cantidades relativamente pequeñas contienen sustancias que tienen efectos tóxicos y cancerígenos. Estos son monóxido de carbono, hidrocarburos de diversa composición química, óxidos de nitrógeno, que se forman principalmente a alta temperatura y presión.
Durante la combustión de los combustibles hidrocarburos se produce la formación de sustancias tóxicas, asociadas a las condiciones de combustión, la composición y estado de la mezcla. En los motores de encendido por chispa, la concentración de monóxido de carbono alcanza valores elevados debido a la falta de oxígeno para oxidar completamente el combustible cuando funcionan con una mezcla rica en combustible.
Al conducir en la ciudad y en carreteras con pendiente variable y cambios frecuentes de velocidad con la marcha engranada y el acelerador abierto, los motores tienen que trabajar aproximadamente 1/3 del tiempo de viaje en el modo de ralentí forzado. En ralentí forzado, el motor no se rinde, sino que, por el contrario, absorbe la energía acumulada por el automóvil. Al mismo tiempo, el combustible se consume irracionalmente, cuya mayor absorción conduce a la mayor emisión de gases tóxicos CO y CH a la atmósfera.
Los gases de escape de los automóviles son una mezcla de aproximadamente 200 sustancias. Contienen hidrocarburos: componentes de combustible no quemados o quemados de forma incompleta, cuya proporción aumenta considerablemente si el motor funciona a bajas velocidades o en el momento de aumentar la velocidad al arrancar, es decir. durante los atascos y en los semáforos en rojo. Es en este momento, cuando se pisa el acelerador, cuando se liberan la mayor parte de las partículas sin quemar: unas 10 veces más que durante el funcionamiento normal del motor. Los gases no quemados también incluyen monóxido de carbono común, que se forma en una cantidad u otra dondequiera que se queme algo. Los gases de escape de un motor que funciona con gasolina normal y en funcionamiento normal contienen un promedio de 2,7 % de monóxido de carbono. Con una disminución de la velocidad, esta cuota aumenta hasta el 3,9%, ya baja velocidad, hasta el 6,9%.
Los principales factores operativos que afectan el nivel de emisiones nocivas del motor son los factores que caracterizan el estado de las partes del grupo cilindro-pistón (CPG). El mayor desgaste de las piezas CPG y las desviaciones de su forma geométrica correcta provocan un aumento en la concentración de componentes tóxicos en los gases de escape (EG) y los gases del cárter (CG).
La parte básica del CPG, de la que depende el rendimiento y el respeto por el medio ambiente del motor, es el cilindro, ya que la estanqueidad de la cámara de combustión depende de la capacidad de sellado del anillo en conjunto con el cilindro. La intensidad del crecimiento de los espacios entre los segmentos y las ranuras del pistón depende principalmente del estado técnico de los cilindros y los segmentos del pistón. Por lo tanto, el control y ajuste del espacio entre el anillo y el cilindro durante la operación es una reserva importante para reducir la cantidad de impurezas dañinas en los gases de escape y los gases de escape al mejorar las condiciones para la combustión del combustible y reducir la cantidad de aceite que queda en el espacio sobre el pistón.
Las emisiones tóxicas de los motores de combustión interna son los gases de escape y del cárter. Con ellos, cerca del 40% de las impurezas tóxicas de la emisión total ingresan a la atmósfera. El contenido de hidrocarburos en los gases de escape depende del estado técnico y de los ajustes del motor y al ralentí oscila entre el 100 y el 5000 % o más. Con una pequeña cantidad total de gases del cárter igual al 2-10 % de los gases de escape en la contaminación atmosférica total, la proporción de gases del cárter es de alrededor del 10 % para motores ligeramente desgastados y aumenta al 40 % cuando se opera un motor con un desgaste. grupo cilindro-pistón, t.a. la concentración de hidrocarburos en los gases del cárter es 15-10 veces mayor que en el motor gastado. La cantidad de CG, así como su composición química, dependen del estado de las piezas del GPC que sellan la cámara de combustión. La penetración de gases desde el cilindro hacia el cárter y hacia atrás depende del tamaño de los espacios entre las partes de fricción del CPG. Al mismo tiempo, la proporción de hidrocarburos con propiedades cancerígenas aumenta debido al mayor desperdicio de aceite y al aumento del flujo de gas del cárter a través de un sistema cerrado de ventilación del cárter.
Al llegar al límite de desgaste del motor, las emisiones aumentan en un promedio del 50%. En el ejemplo de las pruebas aceleradas realizadas en NAMI, se encontró que el desgaste del motor aumenta 10 veces las emisiones de hidrocarburos. La mayor parte de los motores con mayor opacidad de los gases de escape son motores que se han sometido a una revisión importante.
El grado de descompresión de la cámara de combustión depende del desgaste de las partes del CPG, la desviación de su macrogeometría de la forma geométrica correcta. Con un aumento en la fuga de la cámara de combustión, se produce un aumento de CO y CH y una disminución de CO2 como resultado del deterioro de las condiciones de combustión del combustible. Además de reducir la calidad de la organización del proceso de trabajo, los espacios entre el segmento y el cilindro, así como los espacios entre el segmento y la ranura del pistón, conducen a un aumento en la cantidad de aceite que ha ingresado al sobre. -espacio del pistón, a un aumento en la desviación de la dinámica dada de liberación de calor durante el proceso de combustión y, en consecuencia, a un aumento en la masa total de emisiones tóxicas. El aceite constituye el 30-40% de las partículas sólidas en los gases de escape.
La parte básica del GPC es el cilindro, del que depende la viabilidad económica y medioambiental del funcionamiento del motor. El desgaste de las camisas de los cilindros tiene una forma ovalada pronunciada, cuyo eje principal se encuentra en el plano de giro de la biela. El motivo de la formación de la ovalidad de los cilindros es principalmente el aumento de la carga de los pistones en los manguitos en el plano de giro de las bielas. La imperfección de la tecnología de ensamblaje del bloque de cilindros también afecta la ovalidad de los cilindros. Cambiar la macrogeometría de los cilindros (ovalidad y conicidad) después de ensamblar el motor también conduce a un deterioro en el ajuste de los anillos del pistón al espejo del cilindro. Se sabe que al instalar revestimientos en bloques de varias marcas de motores de combustión interna, la ovalidad de los cilindros aumenta de 2 a 3 veces.
Es muy importante tener en cuenta que la naturaleza de la distorsión de la macrogeometría de las camisas de los cilindros después del montaje y durante el funcionamiento es la misma para la mayoría de los diseños de bloques de cilindros con "camisas húmedas". El eje mayor del óvalo del cilindro formado durante el montaje, en la zona de tope del anillo de compresión superior en el punto muerto superior del pistón, tiene la misma dirección que el eje mayor del óvalo formado durante el funcionamiento. Este carácter de la deformación de los cilindros se explica por la mayor deformación del bloque en lugares entre los orificios de los manguitos.
La reducción de la ovalidad de los cilindros ayuda a reducir la tasa de desgaste de los anillos y ranuras de los pistones, lo que generalmente mejora el funcionamiento de los anillos de los pistones y mejora el sellado de la cámara de combustión. Se sabe que el reemplazo de los anillos raspadores de aceite después del desarrollo del recurso marginal restaura en cierta medida el nivel promedio de toxicidad del motor. Indudablemente, si, al reemplazar los anillos, la ovalidad de los cilindros se ajusta al nivel del valor límite para la fabricación de nuevos revestimientos, entonces el efecto será mucho más significativo.
El desarrollo de nuevos métodos de mezcla y disolución y la descripción matemática de los efectos de aditivos apropiados y aditivos en combustibles derivados del petróleo reducirá significativamente el tiempo para desarrollar nuevas composiciones de combustibles alternativos y predecir sus propiedades fisicoquímicas, lo que permitirá mejorar el flujo de trabajo del motor cuando utilizando nuevos combustibles alternativos.
Un análisis de la literatura nacional y extranjera mostró que el desarrollo de la transición a nuevos tipos de combustible pasará por tres etapas principales. En una primera etapa se utilizarán combustibles derivados del petróleo, alcoholes, aditivos de hidrógeno y combustibles que contengan hidrógeno, combustibles gaseosos y sus diversas combinaciones, lo que resolverá el problema del ahorro parcial de combustibles derivados del petróleo. La segunda etapa se basará en la producción de combustibles sintéticos, similares al petróleo, producidos a partir de carbón, esquisto bituminoso, etc. En esta etapa, se resolverán los problemas de suministro a largo plazo de la flota de motores existente con nuevos tipos de combustible. La tercera etapa final se caracterizará por una transición a nuevos tipos de portadores de energía y centrales eléctricas (motores impulsados por hidrógeno, el uso de la energía nuclear).
La conversión de motores de combustión interna a hidrógeno y combustible que contiene hidrógeno es un proceso socioeconómico complejo, que requerirá una importante reestructuración de una serie de industrias, por lo tanto, en la primera etapa, la opción más aceptable es la operación de motores diesel. con la adición de combustibles que contienen hidrógeno. La información extremadamente limitada en la literatura sobre las características de la combustión de combustibles de hidrocarburos con aditivos de hidrógeno y amoníaco en motores diesel no permite una respuesta inequívoca a la pregunta sobre el efecto de los combustibles que contienen hidrógeno en el rendimiento de un motor diesel.
Además, el tema del uso de combustible líquido sintético (GTL) producido a partir del carbón en motores diesel ha sido muy poco estudiado. Varios datos de la literatura no permiten una evaluación inequívoca del efecto de GTL en el proceso de trabajo, debido al hecho de que sus propiedades fisicoquímicas dependen mucho de la materia prima y la tecnología de procesamiento.
Los alcoholes son la fuente más probable de combustible para motores, pero deben tenerse en cuenta sus propiedades de motor extremadamente pobres cuando se utilizan en motores diésel. Los métodos aplicados de uso de combustibles alcohólicos requieren una complicación adicional del diseño (instalación de carburadores, bujías o un segundo sistema de combustible), o un aumento en el costo del combustible (el uso de aditivos que aumentan el número de cetano). Lo más óptimo en esta situación puede ser el método de usar soluciones de etanol o metanol con combustible diesel en motores diesel.
El estudio de la influencia de varios tipos de combustibles alternativos se realizó para varios tipos de motores diesel de alta velocidad con varios métodos de formación de mezcla, por lo que era necesario obtener información lo más completa posible sobre el curso del suministro de combustible, combustión, hollín procesos de formación, toxicidad, etc. Por ello, se desarrolló e implementó un sistema automatizado de registro y procesamiento de información basado en una PC. Para este complejo, se desarrolló un paquete de software de aplicación, que incluye un programa para recopilar información de varios sensores durante las pruebas, programas para procesar los datos obtenidos para el análisis del diagrama del indicador, los resultados de la indicación óptica, el suministro de combustible y el cálculo de los parámetros de modo. .
Para el suministro simultáneo de una porción cíclica de combustible diesel y gas al cilindro, el autor desarrolló una boquilla especial de combustible dual, que se complementó con una línea separada que constaba de un accesorio de suministro de gas y canales en la boquilla y el cuerpo del atomizador. En el canal del cuerpo de la boquilla, se hace una válvula de retención, presionada contra el asiento por un resorte. Se presiona un inserto cilíndrico con una rosca en la superficie en el canal del atomizador, que forma una cámara de mezcla y acumulación conectada a la cavidad debajo de la aguja del atomizador de la boquilla.
Sobre la base del inyector desarrollado, se realizó un sistema de combustible diesel, que permite suministrar varios tipos de aditivos gaseosos al combustible.
Es más efectivo considerar las características del proceso de trabajo cuando se usan combustibles alternativos, teniendo información sobre la distribución espacial de la concentración de hollín y los campos de temperatura. Hasta la fecha, existe principalmente una representación bidimensional de la falta de homogeneidad de temperatura-concentración en el cilindro diesel. Como resultado, se planteó el problema del estudio experimental de la distribución espacial de los campos de temperatura y concentraciones de hollín. El trabajo utilizó equipo experimental original para determinar la concentración másica de hollín, basado en la indicación óptica de cilindros, y métodos implementados por software para determinar campos de temperatura.
Los estudios computacionales de solubilidad de gases (hidrógeno, amoníaco, etc.) se basaron en los siguientes supuestos: en primer lugar, el proceso de disolución tiene lugar en la cámara de mezcla-acumulación y atomizador de boquilla; en segundo lugar, la disolución procede según el modelo de renovación superficial, es decir la superficie de contacto del gas combustible se actualiza a una frecuencia igual a la frecuencia de las fluctuaciones de la presión del combustible en la tubería de inyección de alta presión.
Una de las formas de superar las dificultades de preparar mezclas de combustible diesel con alternativas es el uso de un tercer componente: un solvente conjunto de combustible diesel y alcohol. El codisolvente debe tener las propiedades del gasóleo y el alcohol, es decir, su molécula debe tener tanto propiedades polares como un componente alifático para poder formar enlaces con los hidrocarburos.
Los intentos de utilizar hidrógeno como combustible para motores de combustión interna se conocen desde hace mucho tiempo. Por ejemplo, en la década de 1920 se estudió la opción de utilizar hidrógeno como aditivo al combustible principal de los motores de combustión interna de los dirigibles, lo que permitía aumentar su autonomía de vuelo.
El uso de hidrógeno como combustible para motores de combustión interna es un problema complejo que incluye una amplia gama de aspectos:
Posibilidad de convertir motores modernos a hidrógeno;
Estudiar el proceso de trabajo de los motores cuando se trabaja con hidrógeno;
Determinar las mejores formas de controlar el flujo de trabajo para garantizar una toxicidad mínima y la máxima eficiencia de combustible;
Desarrollo de un sistema de suministro de combustible que asegure la organización de un flujo de trabajo efectivo en los cilindros del motor de combustión interna;
Desarrollo de métodos eficientes de almacenamiento de hidrógeno a bordo de vehículos;
Asegurar la eficiencia ambiental del uso de hidrógeno para motores de combustión interna;
Asegurar la posibilidad de repostar y acumular hidrógeno para los motores.
La solución de estos problemas tiene un nivel variante, sin embargo, el estado general de investigación sobre este problema puede considerarse como una base real para la aplicación práctica del hidrógeno. Esto está confirmado por pruebas prácticas, estudios de variantes de motores que funcionan con hidrógeno. Por ejemplo, Mazda apuesta por un motor de pistones rotativos de hidrógeno.
La investigación en esta área se distingue por una amplia gama de opciones para usar hidrógeno para motores de carburación externa e interna, usar hidrógeno como aditivo, reemplazar parcialmente el combustible con hidrógeno y operar el motor solo con hidrógeno.
Una extensa lista de estudios determina la necesidad de su sistematización y análisis crítico. El uso de hidrógeno es conocido en motores que funcionan con combustibles tradicionales basados en petróleo, así como en combinación con combustibles alternativos. Así, por ejemplo, con alcoholes (etílico, metílico) o con gas natural. Es posible utilizar hidrógeno en combinación con combustibles sintéticos, fuel oil y otros combustibles.
La investigación en esta área es conocida tanto para motores de gasolina como para motores diésel, así como para otro tipo de motores. Algunos autores de trabajos sobre este tema creen que el hidrógeno es una inevitabilidad y es necesario prepararse mejor para enfrentar esta inevitabilidad.
Una característica distintiva del hidrógeno es su alto rendimiento energético, sus características cinéticas únicas, su respeto por el medio ambiente y su base de recursos prácticamente ilimitada. En términos de intensidad energética de masa, el hidrógeno supera a los combustibles de hidrocarburos tradicionales entre 2,5 y 3 veces, los alcoholes, entre 5 y 6 veces, y el amoníaco, entre 7 veces.
El impacto cualitativo en el proceso de trabajo del motor de combustión interna de hidrógeno está determinado, en primer lugar, por sus propiedades. Tiene una mayor difusividad, mayor tasa de combustión, amplios límites de ignición. La energía de ignición del hidrógeno es un orden de magnitud menor que la de los combustibles de hidrocarburos. El ciclo de trabajo real determina un mayor grado de perfección del proceso de trabajo del ICE, los mejores indicadores de eficiencia y toxicidad.
Para adaptar los diseños existentes de motores de combustión interna de pistón, motores de gasolina y diesel para trabajar con hidrógeno como combustible principal, son necesarios ciertos cambios, en primer lugar, el diseño del sistema de suministro de combustible. Se sabe que el uso de formación de mezcla externa conduce a una disminución en el llenado del motor con oxidante fresco y, por lo tanto, una disminución de la potencia de hasta un 40%, debido a la baja densidad y alta volatilidad del hidrógeno. Cuando se utiliza la formación de mezcla interna, la imagen cambia, la intensidad energética de la carga de un motor diésel de hidrógeno puede aumentar hasta un 12 %, o puede proporcionarse a un nivel correspondiente al funcionamiento de un motor diésel con combustible diésel de hidrocarburo tradicional. Las características de la organización del proceso de trabajo de un motor de hidrógeno están determinadas por las propiedades de la mezcla de hidrógeno y aire, a saber: los límites de ignición, la temperatura y energía de ignición, la velocidad de propagación del frente de llama, la distancia de extinguiendo la llama.
En casi todos los estudios conocidos del proceso de trabajo de un motor de hidrógeno, se observa un encendido difícil de controlar de la mezcla de hidrógeno y aire. Se ha investigado con resultados positivos el efecto sobre el preencendido al introducir agua en la tubería de admisión o al inyectar hidrógeno "frío".
Los gases residuales y los puntos calientes de la cámara de combustión intensifican el preencendido de la mezcla hidrógeno-aire. Esta circunstancia requiere medidas adicionales para evitar la ignición incontrolada. Al mismo tiempo, la baja energía de ignición dentro de un amplio rango de exceso de aire hace posible utilizar los sistemas de ignición existentes al convertir los motores a hidrógeno.
No se produce el autoencendido de la mezcla de hidrógeno y aire en el cilindro del motor a una relación de compresión correspondiente a los motores diésel. Para el autoencendido de esta mezcla, es necesario proporcionar una temperatura de final de compresión de al menos 1023K. Es posible que la mezcla de aire se encienda desde la porción piloto del combustible hidrocarburo, debido a un aumento en la temperatura de final de compresión por el uso de presurización o calentamiento en la entrada de carga de aire.
El hidrógeno como combustible para motores diesel se caracteriza por una alta velocidad de propagación del frente de llama. Esta velocidad puede exceder los 200 m/s y hacer que una onda de presión se desplace en la cámara de combustión a velocidades superiores a los 600 m/s. La alta tasa de combustión de las mezclas de hidrógeno y aire, por un lado, debería tener un efecto positivo en el aumento de la eficiencia del proceso de trabajo, por otro lado, esto predetermina altos valores de la presión y temperatura máximas del ciclo, y una mayor rigidez del proceso de trabajo del motor de hidrógeno. Un aumento de la presión máxima del ciclo conduce a una disminución de la vida útil del motor, y un aumento de la temperatura máxima conduce a la formación intensiva de óxidos de nitrógeno. Es posible reducir la presión máxima deformando el motor o quemando hidrógeno a medida que se suministra al cilindro durante la carrera de potencia. Es posible reducir la emisión de óxidos de nitrógeno a un nivel insignificante agotando la mezcla de trabajo o utilizando agua suministrada a la tubería de entrada. Así, a > 1,8, la emisión de óxidos de nitrógeno está prácticamente ausente. Cuando el agua se suministra en masa 8 veces más que el hidrógeno, la emisión de óxidos de nitrógeno se reduce en 8 ... 10 veces.
El GNC está permitido directamente en bloques de edificios residenciales y públicos. Además, en muchos países está permitido repostar vehículos con gas natural en garajes subterráneos. 1.6. Fabricación de equipos de gas para automóviles. Hoy en día, Italia ha interceptado la gloria del mejor fabricante mundial de equipos para automóviles a gas. Y ahora en el mercado mundial la mayor demanda es...
El modelo, que recibió la designación "H2R", desarrolla una velocidad de más de 300 km/h. Una nueva dirección en la construcción de motores de combustible de hidrógeno, basada en el uso del motor Stirling, parece prometedora. Este motor hasta finales del siglo XX. No se usa mucho en vehículos de motor debido al diseño más complejo en comparación con el motor de combustión interna, mayor consumo de material y costo. ...
La situación del combustible, la energía y el medio ambiente en la Federación de Rusia y en el mundo indica que el gas natural utilizado como combustible para motores es una alternativa real a los combustibles de hidrocarburos líquidos. Esto se deriva de las propiedades fisicoquímicas del metano: alto octanaje, amplio rango de ignición en términos de relación de exceso de aire, capacidad para formar una mezcla homogénea con el aire, baja actividad fotoquímica y, en el futuro, menor toxicidad de los gases de escape en comparación con el combustible diésel. . Sin embargo, el gas natural solo es un combustible amigable con el medio ambiente cuando se resuelven los problemas con la organización del proceso de trabajo correspondiente y el equipo que lo proporciona.[ ...]
Combustible respetuoso con el medio ambiente del ártico diésel DAEC.[ ...]
También se encontró que el uso de combustibles “amigables con el medio ambiente” (gas natural, hidrógeno) no resuelve el problema de las emisiones de óxidos de nitrógeno, sino que, por el contrario, al utilizar combustible de hidrógeno, lo exacerba.[ ...]
El uso de derivados del petróleo como combustible conduce a la contaminación ambiental por productos de combustión, incluidos los compuestos de azufre (SO2 y BO3). La refinación de petróleo elimina la mayor parte del azufre de productos como el queroseno y la gasolina. A diferencia del petróleo y el carbón, el gas natural prácticamente no contiene azufre. En este sentido, el gas es un combustible amigable con el medio ambiente.[ ...]
Se han adoptado especificaciones para el combustible de verano diésel ecológico (DLECH) sin restricción en el contenido de hidrocarburos aromáticos y DLECH-V con restricción en el contenido de hidrocarburos aromáticos, así como para el diésel ártico ecológico (DAEF) con restricción en el contenido de hidrocarburos aromáticos (Cuadro 4.51).[ .. .]
KG con un alto contenido de sustancias orgánicas se procesa en combustible ecológico; Los carbonatos o hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos sirven como agentes neutralizantes.Cuando la mezcla se calienta sin acceso al aire, se forman sulfuros de los metales correspondientes que, cuando se quema el combustible, se oxidan a sulfatos, lo que reduce significativamente la transición. de azufre en compuestos gaseosos. El valor energético del combustible para calderas aumenta cuando se añade polvo de carbón y otros componentes de hidrocarburos al KG /25/.[ ...]
Según los expertos, para el 2020 el consumo de hidrógeno como combustible amigable con el medio ambiente se incrementará entre 12...17 veces.[ ...]
Además, se decidió interesar financieramente a los conductores en la transferencia de sus automóviles a combustibles ecológicos. Según el proyecto de ley, el costo del gas debe ser significativamente menor que el costo del combustible derivado del petróleo.[ ...]
El poder calorífico del hidrógeno como portador de energía prometedor es 3 veces mayor que el del combustible de hidrocarburo. El hidrógeno es un combustible respetuoso con el medio ambiente, a diferencia de los combustibles naturales tradicionales, no contiene azufre, polvo ni metales pesados. Cuando se quema, el hidrógeno se convierte en vapor de agua. El único compuesto dañino en estas condiciones pueden ser los óxidos de nitrógeno, que se forman debido a la oxidación del nitrógeno atmosférico a temperaturas de combustión especialmente altas. Este fenómeno negativo puede ser localizado con relativa facilidad por algunos catalizadores. El hidrógeno es adecuado para su uso no solo como combustible, sino también como un acumulador de energía universal, que por lo tanto puede ser transportado y utilizado en varios sectores energéticos.[ ...]
La contaminación atmosférica también disminuye cuando se reemplaza la gasolina por gas licuado. Se utilizan aditivos-catalizadores especiales para combustible líquido, aumentando la integridad de su combustión, gasolina sin aditivos de plomo. Se están desarrollando nuevos combustibles. Entonces, en Australia, se probó un combustible ecológico que contiene un 85 % de combustible diésel, un 14 % de alcohol etílico y un 1 % de un emulsionante especial que aumenta la integridad de la combustión del combustible. Se trabaja en la creación de motores cerámicos para motores diésel, que permitirán aumentar la temperatura de combustión del combustible y reducir la cantidad de gases de escape. A. equipados con dispositivos electrónicos especiales ya han aparecido en Japón y Alemania, proporcionando una combustión de combustible más completa.[ ...]
La tarea más urgente de nuestro tiempo es reducir la contaminación del aire por los gases de escape de los automóviles. Actualmente, existe una búsqueda activa de un combustible alternativo, más "ambientalmente amigable" que la gasolina. El desarrollo de motores de automóviles alimentados por electricidad, energía solar, alcohol, hidrógeno, etc.[ ...]
En las últimas décadas, la industria del gas se ha desarrollado predominantemente en Rusia y el consumo de gas natural en las centrales térmicas ha crecido intensamente. Cabe señalar que el gas en la Federación Rusa es el combustible más barato y más ecológico. En estas condiciones, el problema de la recolección de cenizas en las TPP en Rusia aún no es muy grave. Sin embargo, la productividad de los yacimientos de gas natural desarrollados en el país comenzará a disminuir en un futuro cercano. Esto se debe al hecho de que parece imposible en el futuro, durante el desarrollo de nuevos campos de gas y gas condensado, mantener la producción de gas al nivel constante requerido. De acuerdo con la normativa vigente, este período puede durar de 12 a 15 años. Mientras tanto, como ha demostrado la práctica de desarrollar los campos de Orenburg, Medvezhye, Urengoy y Yamburg, tal duración de producción continua durante el desarrollo de nuevos campos no es racional, no tiene en cuenta los intereses de las generaciones futuras. En la fig. La Tabla 2.1 muestra los programas de producción de gas por campos para el período 1970-2030. Muestran que después de alcanzar la producción máxima de gas, se produce una disminución gradual y sistemática de la misma. Solo en el campo Medvezhye, fue posible mantener la producción máxima de gas durante aproximadamente 15 años, y luego hubo una disminución intensa de la misma.[ ...]
Teniendo en cuenta el crecimiento de la producción que comenzó en 1999 y el aumento de las emisiones de contaminantes por parte de las empresas de las principales industrias - contaminantes ambientales, así como un posible aumento significativo de las emisiones de la ingeniería de energía térmica en relación con la transferencia prevista de varias docenas grandes centrales térmicas y centrales eléctricas de distrito estatales a partir de combustible ecológico (gas natural) en carbón y fuel oil, se puede esperar un deterioro significativo en la calidad del aire atmosférico. Para priorizar los intereses de la salud de la población del país y la preservación del medio ambiente natural, es necesario fortalecer las actividades de la revisión ambiental estatal, el control ambiental estatal sobre las empresas, las instalaciones de tratamiento, así como el control sobre la calidad del aire atmosférico en ciudades y centros industriales.[ ...]
Los principales contaminantes atmosféricos incluyen dióxido de carbono, monóxido de carbono, azufre y dióxido de nitrógeno, así como pequeños componentes gaseosos que pueden afectar el régimen de temperatura de la troposfera: dióxido de nitrógeno, halocarbonos (freones), metano y ozono troposférico. El volumen de emisiones de contaminantes a la atmósfera de fuentes estacionarias en Rusia es de aproximadamente 22-25 millones de toneladas por año. El volumen de estas emisiones durante los últimos 10 años se ha reducido anualmente entre 300 y 600 000 toneladas. La reducción de las emisiones se debe principalmente a la disminución generalizada de la producción industrial, especialmente en las industrias de procesamiento de recursos y minería. La relativa estabilidad de la producción y el uso de gas, un combustible ecológico, desempeñó un papel positivo en estas condiciones.
Durante muchos años, los investigadores han estado luchando para encontrar una alternativa a la gasolina como principal tipo de combustible para los vehículos. No tiene sentido enumerar razones ambientales y de recursos: solo los perezosos no hablan sobre la toxicidad de los gases de escape. Los científicos encuentran una solución al problema en los tipos de combustible más, a veces, inusuales. Recycle ha seleccionado las ideas más interesantes que desafían la hegemonía del combustible de la gasolina.
Biodiesel a base de aceites vegetales
El biodiésel es un tipo de biocarburante a base de aceites vegetales, que se utiliza tanto en forma pura como en diversas mezclas con el gasóleo. La idea de utilizar aceite vegetal como combustible pertenece a Rudolf Diesel, quien en 1895 creó el primer motor diésel que funcionaba con aceite vegetal.
Por regla general, los aceites de colza, girasol y soja se utilizan para producir biodiesel. Por supuesto, los aceites vegetales en sí mismos no se vierten en el tanque de gasolina como combustible. El aceite vegetal contiene grasas, ésteres de ácidos grasos con glicerina. En el proceso de obtención de "biosolaria", los ésteres de glicerol destruyen y reemplazan el glicerol (se libera como subproducto) por alcoholes más simples: metanol y, con menos frecuencia, etanol. Esto se convierte en un componente del biodiesel.
En muchos países europeos, así como en EE. UU., Japón y Brasil, el biodiésel ya se ha convertido en una buena alternativa a la gasolina convencional. En Alemania, por ejemplo, el éster metílico de colza ya se vende en más de 800 estaciones de servicio. En julio de 2010 estaban en funcionamiento en los países de la UE 245 plantas de biodiésel con una capacidad total de 22 millones de toneladas. Los analistas de Oil World predicen que para 2020 la participación del biodiesel en la estructura del combustible de motor consumido en Brasil, Europa, China e India será del 20%.
El biodiesel es un combustible de transporte respetuoso con el medio ambiente: en comparación con el combustible diesel convencional, casi no contiene azufre y es casi completamente biodegradable. En el suelo o el agua, los microorganismos procesan el 99% del biodiesel en 28 días, lo que minimiza el grado de contaminación de los ríos y lagos.
Aire comprimido
Varias empresas ya han lanzado modelos de automóviles neumáticos, máquinas que funcionan con aire comprimido. En un momento, los ingenieros de Peugeot causaron sensación en la industria automotriz al anunciar la creación de un híbrido, en el que se agrega energía de aire comprimido al motor de combustión interna para ayudar. Los ingenieros franceses esperaban que tal desarrollo ayudaría a los automóviles pequeños a reducir el consumo de combustible hasta en 3 litros cada 100 km. Los expertos de Peugeot afirman que en la ciudad, el híbrido neumático puede moverse con aire comprimido hasta el 80% del tiempo sin crear un solo miligramo de emisiones nocivas.
El principio de funcionamiento del "automóvil de aire" es bastante simple: no es la mezcla de gasolina que se quema en los cilindros del motor lo que impulsa el automóvil, sino un poderoso flujo de aire del cilindro (la presión en el cilindro es de aproximadamente 300 atmósferas) . El motor neumático convierte la energía del aire comprimido en la rotación de los semiejes.
Desafortunadamente, las máquinas que funcionan completamente con aire comprimido o híbridos de aire se crean principalmente en lotes escasos, para trabajar en condiciones específicas y en espacios limitados (por ejemplo, en sitios de producción que requieren el más alto nivel de seguridad contra incendios). Aunque hay algunos modelos para compradores "estándar".
El microcamión Gator de Engineair, respetuoso con el medio ambiente, es el primer vehículo de aire comprimido de Australia que entra en servicio comercial real. Ya se puede ver en las calles de Melbourne. Capacidad de carga - 500 kg, volumen de cilindros con aire - 105 litros. El kilometraje del camión en una gasolinera es de 16 km.
Productos de desecho
A qué progreso ha llegado: algunos automóviles no necesitan gasolina para hacer funcionar el motor, sino desechos humanos que ingresan al alcantarillado. Tal milagro de la industria automotriz se creó en el Reino Unido. Se ha lanzado un automóvil a las calles de Bristol que utiliza metano de los excrementos humanos como combustible. El modelo prototipo fue el Volkswagen Beetle, y el fabricante del automóvil VW Bio-Bug propulsado por combustible innovador es GENeco. El motor reciclador de heces instalado en el descapotable Volkswagen permitió recorrer 15.000 kilómetros.
La invención de GENeco se apresuró a llamarse un gran avance en la introducción de tecnologías de ahorro de energía y combustible ecológico. Para la persona promedio, la idea parece surrealista, por lo que vale la pena explicarlo: por supuesto, el combustible ya procesado se carga en el automóvil, en forma de metano listo para usar obtenido de antemano a partir de productos de desecho.
Al mismo tiempo, el motor VW Bio-Bug usa dos tipos de combustible al mismo tiempo: el automóvil arranca con gasolina, pero tan pronto como el motor se calienta y el automóvil alcanza cierta velocidad, el suministro de gas gástrico humano procesado en las fábricas de GENeco está encendido. Es posible que los consumidores ni siquiera noten la diferencia. Sin embargo, sigue existiendo el principal problema de marketing: la percepción humana negativa de las materias primas de las que se obtiene el biogás.
Paneles solares
La producción de automóviles propulsados por energía solar es quizás el área más desarrollada de la industria automotriz enfocada al uso de ecocombustibles. Los automóviles que funcionan con energía solar se construyen en todo el mundo y en una variedad de variaciones. En 1982, el inventor Hans Tolstrup cruzó Australia de oeste a este en el automóvil solar Quiet Achiever (aunque a una velocidad de solo 20 km por hora).
En septiembre de 2014, el auto Stella no pudo cubrir la ruta de Los Ángeles a San Francisco, que es de 560 km. El automóvil solar, desarrollado por un grupo de la Universidad Holandesa de Eindhoven, está equipado con paneles que recolectan energía solar y una batería de 60 kilogramos con una capacidad de seis kilovatios-hora. Stella tiene una velocidad promedio de 70 km por hora. En ausencia de luz solar, la reserva de la batería es suficiente para 600 km. En octubre de 2014, estudiantes de Eindhoven participaron en el World Solar Challenge, un rally de 3000 kilómetros por Australia para automóviles que funcionan con energía solar, con su automóvil milagroso.
El coche eléctrico solar más rápido del momento es el Sunswift, creado por un equipo de estudiantes de la Universidad Australiana de Nueva Gales del Sur. En las pruebas de agosto de 2014, este coche solar recorrió 500 kilómetros con una sola carga de batería a una velocidad media de 100 km por hora, lo que es asombroso para un vehículo de este tipo.
Biodiésel en residuos de cocina
En 2011, el USDA colaboró con el Laboratorio Nacional de Energía Renovable para investigar combustibles alternativos. Uno de los resultados sorprendentes fue la conclusión sobre las perspectivas de utilizar combustible biodiesel a partir de materias primas de origen animal. El biodiesel a partir de residuos grasos es una tecnología que aún no está demasiado desarrollada, pero que ya se está utilizando en países asiáticos.
Cada año en Japón, después de preparar el plato nacional, la tempura, quedan aproximadamente 400.000 toneladas de aceite de cocina usado. Anteriormente, se procesaba en alimento para animales, fertilizantes y jabón, pero a principios de la década de 1990, los económicos japoneses le encontraron otro uso, estableciendo la producción de combustible diesel vegetal basado en él.
En comparación con la gasolina, esta gasolinera personalizada libera menos óxido de azufre, la principal causa de la lluvia ácida, a la atmósfera y reduce otras emisiones tóxicas en dos tercios. Para hacer que el nuevo combustible sea más popular, sus fabricantes idearon un esquema interesante. A cualquiera que envíe diez lotes de botellas de plástico con aceite de cocina usado a la planta de RTD se le asignarán 3,3 metros cuadrados de bosque en una de las prefecturas japonesas.
La tecnología aún no ha llegado a Rusia en tal volumen, pero en vano: la cantidad anual de residuos de la industria alimentaria rusa es de 14 millones de toneladas, lo que en términos de su potencial energético equivale a 7 millones de toneladas de petróleo. En Rusia, los desechos utilizados para biodiesel cubrirían la necesidad de transporte en un 10 por ciento.
hidrógeno líquido
El hidrógeno líquido se ha considerado durante mucho tiempo uno de los principales combustibles que pueden desafiar a la gasolina y al diésel. Los vehículos propulsados por hidrógeno no son infrecuentes, pero debido a muchos factores no han ganado gran popularidad. Aunque recientemente, gracias a una nueva ola de preocupación por las tecnologías “verdes”, la idea de un motor de hidrógeno ha ganado nuevos adeptos.
Varios grandes fabricantes ahora tienen autos impulsados por hidrógeno en su línea. Uno de los ejemplos más famosos es el BMW Hydrogen 7, un coche con motor de combustión interna que puede funcionar tanto con gasolina como con hidrógeno líquido. El BMW Hydrogen 7 tiene un tanque de gasolina de 74 litros y un tanque de almacenamiento para 8 kg de hidrógeno líquido.
Por lo tanto, el automóvil puede usar ambos tipos de combustible durante un viaje: el cambio de un tipo de combustible a otro se produce automáticamente, dando preferencia al hidrógeno. El automóvil híbrido hidrógeno-gasolina Aston Martin Rapide S, por ejemplo, está equipado con el mismo tipo de motor.En él, el motor puede funcionar con ambos tipos de combustible, y el cambio entre ellos se realiza mediante un sistema inteligente para optimizar el consumo. y las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera.
El combustible de hidrógeno también será desarrollado por otros gigantes automotrices: Mazda, Nissan y Toyota. Se cree que el hidrógeno líquido es ambientalmente seguro, ya que cuando se quema en oxígeno puro, no emite ningún contaminante.
alga verde
El combustible de algas es una forma exótica de obtener energía para un automóvil. Considere las algas como un biocombustible que comenzó, principalmente en los Estados Unidos y Japón.
Japón no tiene una gran oferta de tierra fértil para cultivar colza o sorgo (que se utilizan en otros países para producir biocombustibles a partir de aceites vegetales). Pero la Tierra del Sol Naciente produce una gran cantidad de algas verdes. Anteriormente, se comían, y ahora comenzaron a reabastecerse de combustible para automóviles modernos a base de ellos. No hace mucho, en la ciudad japonesa de Fujisawa, apareció en las calles un autobús de pasajeros DeuSEL de Isuzu, que funciona con combustible, parte del cual se deriva de algas. El verde Euglena se convirtió en uno de los elementos principales.
Ahora, los aditivos de "algas" representan solo un pequeño porcentaje de la masa total de combustible en los tanques de transporte, pero en el futuro, la empresa manufacturera asiática promete desarrollar un motor que permitirá el uso del biocomponente al 100 por ciento.
En los Estados Unidos también se ha abordado de cerca el tema de los biocombustibles a base de algas. La cadena de estaciones de servicio de Propel en el norte de California ha comenzado a vender biodiesel Soladiesel al público. El combustible se obtiene de las algas por fermentación y posterior liberación de hidrocarburos. Los inventores de biocombustibles prometen una reducción del 20% en las emisiones de dióxido de carbono y una marcada reducción de la toxicidad en otros aspectos.
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